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国家天文台研究人员发现双星比例新解

发表日期:2014-06-03来源:放大 缩小

  日前,国家天文台博士后高爽、副研究员刘超等人在内的研究团队利用LAMOST相关数据发现银河系中FGK型星双星比例与恒星有效温度和金属丰度密切相关。该项研究成果已被国际知名天文期刊《天体物理学杂志通讯》(APJ Letter)接收。 

  银河系中的双星广泛分布于不同的星族和结构中。双星比例是天文学中的重要参数,对构建银河系模型和星族成分的研究有重要作用。国家天文台高爽、刘超等人的研究团队利用5700SDSS巡天的恒星光谱和5200LAMOST巡天的恒星光谱数据分别估计银河系中的双星比例。多次观测的恒星视向速度并不是常数,该变化由两部分原因引起,一部分是视向速度的测量误差(高斯分布),另一部分是双星轨道运动产生的速度变化(非高斯分布)。因此视向速度变化偏离高斯分布的部分即由双星引起。 

  通过建立视向速度测量误差的模型和双星轨道运动速度变化的模型,得到基于SDSSLAMOST的银河系双星比例,发现SDSS数据中有43%的双星,LAMOST数据中有30%的双星。造成这个差异的原因是两个巡天样本所覆盖的恒星类型不同:LAMOST样本中有更大比例的临近银河系盘上的富金属恒星。为了研究恒星类型对双星比例的影响,他们对不同的有效温度和金属丰度区间重新估计双星比例,发现双星的比例随着恒星的有效温度减小而减小,有效温度6500K以上的恒星,双星比例超过60%,有效温度下降到4500K时,双星比例只有不到20%。如左图所示。同时,我们发现贫金属的恒星中双星比例偏高(接近60%),富金属恒星双星的比例较低(只有不到30%)。 

  这一结论可能的解释是在双星形成时的原始双星比例相同,但贫金属老年双星的轨道周期慢慢变小,由于视向速度精度的限制,我们的方法能探测到轨道周期1000天以下的双星成分,短周期双星可以更容易地被光谱巡天探测到,所以年老恒星能被发现有更多的双星,实际上是年老恒星的双星的轨道周期更小。另一种解释是贫金属恒星环境中的气体相对于尘埃更多,更倾向于形成伴星,而富金属恒星环境中尘埃含量更高,更倾向于形成行星,因此会出现贫金属恒星有更多的双星、富金属恒星有更多的行星这样的观测现象。 

  左图:双星比例随有效温度的变化趋势,蓝色柱状图是SDSS的数据,红色是LAMOST的数据,LAMOST的趋势与SDSS一致,但是整体比例比SDSS要低。右图:双星比例与金属丰度的关系。

 

    

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